JPH06155019A - 鉄骨建造物におけるコラム柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コラムコアとダイヤフラムとの溶接におい
て、裏当て金を全く利用することを要しない新規な溶接
方法により、信頼性の高い溶接精度、溶接強度及び作業
能率性の改善を大幅に達成させることを目的する。 【構成】 コラムコア１０の端面外周縁に機械加工によ
って溶接開先１００と、この開先に続くギャツプ部分１
００ａを一体に形成し、当該コラムコアとダイヤフラム
２０とを適宜手段にて溶接する鉄骨建造物におけるコラ
ム柱としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄骨建造物におけるコ
ラム柱の溶接技術に関し、殊にダイヤフラムとの間に裏
当て金を利用しない新規な溶接構造についてのものであ
る。

【０００２】

【従来技術と問題点】従来、大規模な高層建造物のコラ
ム柱は、通常角パイプ等の鋼管材を適宜寸法に切断し、
その端面にダイヤフラムを溶着した所定長さのコラムを
複数本接合した構成を呈している。即ち、図４に示すよ
うに、全体を符号４で示すコラム柱は、長短複数のコラ
ム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ・・・が各々ダイヤフ
ラム２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ・・（総称で２という）を
挟んだ状態で次々に接合されることによって形成され
る。尚、長尺コラムコラム１Ａ，１Ｃ，１Ｅ（総称で１
´という）は、一般にコラムシヤフトと呼ばれ、短少コ
ラム１Ｂ，１Ｄ（総称で１という）はコラムコアと呼ば
れている。また、Ｈ形鋼等から成る仕口部３は、コラム
コアの側面と接合されるよう予め設計されている。更
に、コラム柱４の実際の製作にあたっては、コラムコア
の両端にダイヤフラムを側面に横梁を予め接合させてお
いた後、当該コラムコア間にコラムシヤフトを一列に並
べて順次接合してゆく方法が採られている。そして、コ
ラムコア１とダイヤフラム２との間の接合は、図５，
６，７に示すよう、予め先端が開先処理されたコラムコ
アに４枚の当て金からなる裏当て金５をコラムコアの内
端部にギヤップ幅Ｌを確保する状態にて仮り止めする。
この後、裏当て金５の先端面をダイヤフラム２に突合せ
た状態でダイヤフラムとコラムコア間の全周にわたり溶
接作業が行われるものである。同様にコラムシヤフト１
´との間の接合にあっても、予めコラムシヤフトに裏当
て金５を仮り付けしておき、この当て金端面をコラムコ
ア側に既に溶着されているダイヤフラム面と当接させた
上、溶接が行われるものである。尚、当て金５は、図７
の（ロ），（ハ）の実施例のように２枚の当て金のもの
を使うケースもある。

【０００３】こうした溶接作業において、裏当て金５と
ダイヤフラムとの間の突き合わせ面が一様に密着してい
ない、即ち、隙間があると、溶接時、その隙間から溶剤
が垂れ落ちて了い、巣や亀裂を招き致命的な溶接不良を
もたらすため、作業者は注意深く且つ人為的に手加減し
ながら作業を進めねばならない。従って、第三者が思う
程単純な作業ではなく、経験と熟練を大いに要するもの
である。そして、この裏当て金が作業者の勘により取付
けられている限り解決しない問題と云える。これら従来
の、裏当て金を取付ける仮付け溶接作業は、外ダイヤフ
ラムと裏当て金の溶着部分や、母材であるコラムコアの
内周面やコーナーＲ面での裏当て金との密着度に大きな
影響を与えてきましたし、裏当て金のジョイント部の隙
間溶接は溶着金属洩れをもたらし、且つ補強上からも開
先面内での溶接は出来ませんでした。特に、ＳＭ４９０
材を用いたＫ形完全溶け込み溶接の開先内に仮付け溶接
を行なう場合、片面溶接後、裏はつりすることが義務付
けられているように、ＳＭ，ＳＳ材に限らず開先面内で
の溶接はできるだけ避けなければなりません。又、前述
したようにパーフエクトな施工が難しいと云われる裏当
て金を使用した場合については母材とは異質である裏当
て金の材質によって生じる溶接欠陥、特に第一層目に生
じやすい「割れ」、「スラグの巻き込み」や「ブローホ
ール」、「溶け込み不良」、「融合不良」等の溶接欠陥
は、いずれも溶接部の断面欠損につながり、その大きさ
によっては静的強度或いは疲労強度に対しては有害とな
っていた。しかし、本発明は、これらの問題点をことご
とく解消するばかりでなく、母材と一体化されている為
に余熱効果も大である。又、開先面の機械的加工が容易
なため、ルートフエース付レ形開先や、Ｊ形開先にも対
応できる発明である。

【０００４】また、仕口部３の接合部にあっては、図５
に示すように、コラムコア１内に内裏当て金５´を介し
て内ダイヤフラム２´を溶接させることで接合強度の保
持を計っている。こうしたコラムコアの強度を保持する
方法が採られているが、こうしたコラムコア内での溶接
作業はスペース面から見て極めて作業性が悪く且つ目視
が行き届かないため溶接不良を起こし易いこと明らかで
ある。尚、内ダイヤフラムの数は、仕口部３の取付が複
数面にわたる時は、任意適当に複数枚使用されるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した点
に鑑み、従来技術の問題点を一挙に解決すべく、従来必
要欠く可からざるものとされていた裏当て金を全く使用
しない鉄骨建造物におけるコラム柱の溶接方法を提案す
ることにより、信頼性の高い溶接精度、溶接強度及び作
業能率性の大幅な改善を達成させることを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する為の
本発明の具体的手段は、長尺のコラムシヤフトと短少な
コラムコアとの間にダイヤフラムを介在させて接合され
る鉄骨構造物のコラム柱において、少なく共、コラムコ
アの端面外周縁に機械加工によつて溶接用開先と、それ
に続くギヤップ部とを一体に形成し、裏当て金を使用し
ないでダイヤフラムと上記コラムコアとを直接接合した
ことを特徴とする鉄骨建造物におけるコラム柱としたも
のである。又、上記コラム柱にあって、コラムコア内に
装着される内ダイヤフラムを、コラムコアの内周形状に
類似形成すると共に、その外周縁に機械加工によつて溶
接用開先と、それに続くギヤップ部とを一体に形成さ
せ、内裏当て金を使用しないで内ダイヤフラムをコラム
コア内に直接接合したことを特徴とする鉄骨建造物にお
けるコラム柱としたものである。

【０００７】

【作用】上記手段により、コラムコア端面と、これに対
面するダイヤフラムとは、全周にわたり均一に当接する
ため、たとえＪＩＳ溶接技術検定資格者でなくても溶接
不良が発生しない完壁な溶接作業を保証するばかりか、
溶接作業とその段取り作業が著しく短時間にしかも高精
度に行われる。同様に、内ダイヤフラムもコラムコア内
に当て金を使用することなく、直接溶接することによ
り、信頼性の高い溶接強度が得られ且つ作業能率性が大
幅に改善される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図１，２，３に示す実施例に
て詳細に説明する。図１はコラムコア１０とダイヤフラ
ム２０の接合状態を示す図で、コラムコア１０の両端面
に溶接用の開先１００と、それに続く巾Ｌのギヤツプ部
分１００ａを、後述するように機械加工によって一体的
に形成する。そして、このコラムコア１０の両端面をダ
イヤフラム２０の片側面と対面位置決めさせた状態とし
て両者を適宜溶接手段即ち、自動又は手動により溶接す
る。２１は溶接棒もしくは溶接ワイヤーを示し、２２は
溶接ビートを示している。

【０００９】又、上記コラムコアは、例えば、図３に示
すように、総形カツタＫにより、その両端外周面を切削
加工することにより開先１００とギヤップ部分１００ａ
が連接して一体に形成されるものである。尚、図３にお
いて、（ａ）はコラムコア端の平面図を示し、（ｂ）は
断面状態を示している。

【００１０】続いて、コラムコア内に溶接する内ダイヤ
フラムの溶接方法を図２の実施例において説明する。本
発明に係る内ダイヤフラム２０´は、その外周形状をコ
ラムコア１０の内周形状と類似形成に任意適当な加工手
段により形成されると共に、その外周縁に溶接用開先２
００とそれに続く所定巾のギヤツプ部分２００ａが連接
するよう総形カッタ等により機械加工されている。こう
した内ダイヤフラム２０´をコラムコア１０内の所定位
置に挿入して両者を直接溶接するものである。尚、その
溶接ビートを符号２３で示す。

【００１１】コラムコアに上記溶接作業を施した後、仕
口部３との溶接を行う。この溶接は図５に示す従来例と
同様なので説明を省略する。次いで、コラムシヤフト１
０´をダイヤフラム２０に接合してコラム柱４０を完成
させる訳であるが、この場合従来と同じように裏当て金
を用いて接合するか、上述した本発明に係るコラムコア
のように裏当て金を使用することなく接合するかは、後
述する両者の経済的効果を含む総合的な効果を勘案した
上で、より効果の大きな方を選択して任意適当に行われ
るのが好ましい。尚、２４はその際創成される溶接ビー
トを示している。

【００１２】

【他の実施例】本発明は、上記一実施例に限定されるこ
となく発明の要旨内での設計変更が可能であること勿論
である。例えば、コラムの断面形状は角パイプに限ら
ず、円パイプ，長方形パイプ等の任意形状にも実施可能
である。また、少なくとも共、コラムコアの両端外周に
形成される溶接開先とそれに連接するギヤップ部分の機
械加工方法も図３のものに限定されない。

【００１３】

【効果】本発明によれば、鉄骨建造物におけるコラム柱
を構成するコラムコアは、その両端面外周縁に機械加工
によつて溶接用開先と、それに続くギヤップ部を一体に
形成させるため、ダイヤフラムとの接合は、裏当て金を
使用しないで直接溶接することが出来る。この結果、部
品点数の削減はもとより、ダイヤフラムとの間の当接面
に隙間の全く無い完全密着の寸法精度を維持した条件下
での溶接作業が実施できるため、経験の乏しい作業者で
あっても欠陥が生じない溶接を確実にしかも容易に行な
う事が出来る。即ち、従来の如く熟練者が手加減をしな
がら作業を進めねばならないと云った心配はなくなり、
その作業時間は大巾に短縮化され経済的効果は極めて大
なるものがある。

【００１４】又、本発明に係るコラムコアは機械加工に
より、精度の高い寸法管理が期待出来るため、手動の溶
接によらないでロボットによるＮＣ自動溶接装置等の最
新鋭の無人運転機にかけても何等支障を生じることなく
自動溶接が行なえると云った省力化の面でも大きなメリ
ットをもたらす。即ち、従来では、裏当て金が作業者の
勘に頼って取付けられているため、ギヤップ巾寸法にバ
ラツキや裏当て金との隙間が発生し、ロボットがこれを
補正し切れないことから溶接不良を来すことがしばしば
生じていたけれども、本発明によればこうした不具合は
全く心配しないで済む。

【００１５】尚、本発明の実施例にあっては、溶接用の
開先とギヤップ部分を直接コラムコアに創設するため、
従来使用のコラムコアより肉厚の厚い一般市販材料を使
用する必要がある。（日本建築学会建築工事標準仕様書
ＪＡＳＳ６鉄骨工事の第５節溶接方法の承認で説明され
ている完全溶け込み溶接の開先標準図によるＭＣ−ＴＬ
−Ｂ１及び、ＧＣ−ＴＬ−Ｂ１，ＧＣ−ＴＪ−２及び、
ＳＣ−ＴＬ−２，ＳＣ−ＴＪ−２に於ける適用板厚を満
足させる板厚に、４から７ＭＭ程度を加算した板厚を、
加工するコラムコアの板厚とするもので、部分溶け込み
溶接でなく、裏当て金付きＴ継ぎ手溶接と同じ完全溶け
込み溶接工法である。） 従って、コラムコア自体の材料費は現状のものより上昇
するけれども、コラムコアはもともと短少寸法のため、
その材料費のアップ分は概して大きくなく、上述した経
済的効果を決して上回るものでない。反面、本発明によ
るコラムコアは、肉厚が厚くなった分その強度を増加す
るため、集中応力がかかる構造上重要な部分であるの
で、従来に比し堅牢なコラム柱を提供できるメリットも
隠されている。

【００１６】更に、コラムコア内に溶接される内ダイヤ
フラムも上述例と同じく当て金を用いることなく接合さ
れるので、同様な効果が期待できる。

【００１７】尚、コラムシャフトとダイヤフラムとの溶
接にあたっては、コラムコアと異なり、コラムシャフト
は長尺のため肉厚を厚くした時の材料費のアップ分は無
視出来ない。又コラムシャフトはそれ自体が長尺である
ことや既に横梁等が溶着されたコラムコア付きのダイヤ
フラムと接合することから、一部のわずかしか使用して
いない柱大組溶接装置として現在自動溶接化されている
が、無人自動溶接は行なえないので、一概に上述した溶
接方法を採用するのがベターとは云えない。従って、コ
ラムシャフトにあっては、裏当て金を用いた従来例を採
るか、裏当て金を使用しない本方式を採用するかは、総
合的な判断により任意適当に決定されるのが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法によるコラムコアとダイヤフラムと
の溶接状態を示す断面図である。

【図２】コラムコア内の内ダイヤフラムの溶接状態を示
す一部切欠き断面図である。

【図３】加工方法を示す平面図及び断面図である。

【図４】コラム柱を示す斜視図である。

【図５】従来方法による溶接状態を示す断面図である。

【図６】従来方法による溶接部の拡大断面図である。

【図７】従来の裏当て金を付設した斜視図である。

【符号の説明】

５，５´ 裏当て金 １０ コラムコア １０´ コラムシヤフト ２０ ダイヤフラム ２０´ 内ダイヤフラム １００，２００ 溶接開先 １００ａ，２００ａ ギヤツプ部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺のコラムシヤフトと短少なコラムコ
   アとの間にダイヤフラムを介在させて接合される鉄骨構
   造物のコラム柱において、少なく共、コラムコアの端面
   外周縁に機械加工によつて溶接用開先と、それに続くギ
   ヤップ部とを一体に形成し、裏当て金を使用しないでダ
   イヤフラムと上記コラムコアとを直接接合したことを特
   徴とする鉄骨建造物におけるコラム柱。
2. 【請求項２】 長尺のコラムシヤフトと短少なコラムコ
   アとの間にダイヤフラムを介在させて接合される鉄骨構
   造物のコラム柱において、上記コラムコア内に装着され
   る内ダイヤフラムを、コラムコアの内周形状に類似形成
   すると共に、その外周縁に機械加工によつて溶接用開先
   と、それに続くギヤップ部とを一体に形成させ、裏当て
   金を使用しないで内ダイヤフラムをコラムコア内に直接
   接合したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   鉄骨建造物におけるコラム柱。